טכנולוגיית סימון לייזר היא אחד מתחומי היישום הגדולים ביותר של עיבוד לייזר. סימון לייזר הוא שיטת סימון המשתמשת בלייזר בעל צפיפות אנרגיה גבוהה כדי להקרין מקומית את חומר העבודה כדי לאדות את חומר פני השטח או לגרום לתגובה כימית לשנות צבע, ובכך להשאיר סימן קבוע. סימון בלייזר יכול לייצר מגוון תווים, סמלים ותבניות וכו', וגודל התווים יכול לנוע בין מילימטרים למיקרומטרים, שיש לו משמעות מיוחדת למניעת זיוף מוצרים.

עקרון קידוד הלייזר

העיקרון הבסיסי של סימון לייזר הוא שקרן לייזר רציפה באנרגיה גבוהה נוצרת על ידי מחולל לייזר, והלייזר הממוקד פועל על חומר ההדפסה כדי להמיס או אפילו לאדות את חומר פני השטח באופן מיידי. על ידי שליטה בנתיב הלייזר על פני החומר, הוא יוצר את הסימנים הגרפיים הנדרשים.

תכונה אחת

עיבוד ללא מגע, ניתן לסימון על כל משטח בעל צורה מיוחדת, חומר העבודה לא יתעוות וייצור מתח פנימי, מתאים לסימון מתכת, פלסטיק, זכוכית, קרמיקה, עץ, עור וחומרים נוספים.

תכונה שתיים

ניתן לסמן כמעט את כל החלקים (כגון בוכנות, טבעות בוכנה, שסתומים, מושבי שסתומים, כלי חומרה, כלים סניטריים, רכיבים אלקטרוניים וכו'), והסימנים עמידים בפני שחיקה, תהליך הייצור קל למימוש אוטומציה, וכן בחלקים המסומנים יש מעט עיוות.

תכונה שלוש

שיטת הסריקה משמשת לסימון, כלומר, קרן הלייזר פוגעת בשתי המראות, ומנוע הסריקה הנשלט על ידי מחשב מניע את המראות להסתובב לאורך צירי X ו-Y בהתאמה. לאחר שקרן הלייזר ממוקדת, היא נופלת על חומר העבודה המסומן, ובכך יוצרת סימון לייזר. זֵכֶר.

יתרונות קידוד לייזר

01

קרן הלייזר הדקה ביותר לאחר מיקוד הלייזר היא כמו כלי, שיכול להסיר את חומר פני השטח של האובייקט נקודה אחר נקודה. האופי המתקדם שלו הוא שתהליך הסימון הוא עיבוד ללא מגע, שאינו מייצר שחול מכני או מאמץ מכני, כך שהוא לא יפגע במאמר המעובד; בשל גודלו הקטן של הלייזר לאחר המיקוד, האזור הקטן המושפע מחום ועיבוד עדין, ניתן להשלים כמה תהליכים שלא ניתן להשיג בשיטות קונבנציונליות.

02

"הכלי" המשמש בעיבוד לייזר הוא נקודת האור הממוקדת. אין צורך בציוד וחומרים נוספים. כל עוד הלייזר יכול לעבוד כרגיל, ניתן לעבד אותו ברציפות במשך זמן רב. מהירות עיבוד הלייזר מהירה והעלות נמוכה. עיבוד הלייזר נשלט אוטומטית על ידי מחשב, ולא נדרשת התערבות אנושית במהלך הייצור.

03

איזה סוג מידע יכול הלייזר לסמן קשור רק לתוכן המעוצב במחשב. כל עוד מערכת סימון הגרפיקה שתוכננה במחשב יכולה לזהות אותה, מכונת הסימון יכולה לשחזר במדויק את מידע העיצוב על מנשא מתאים. לכן, תפקוד התוכנה קובע למעשה את תפקוד המערכת במידה רבה.

ביישום הלייזר של תחום ה-SMT, עקיבות סימון הלייזר מתבצעת בעיקר על ה-PCB, וההרס של הלייזר באורכי גל שונים לשכבת מיסוך פח ה-PCB אינה עקבית.

כיום, הלייזרים המשמשים בקידוד לייזר כוללים לייזרים סיבים, לייזרים אולטרה סגולים, לייזרים ירוקים ולייזרי CO2. הלייזרים הנפוצים בתעשייה הם לייזרים UV ולייזרי CO2. לייזרים סיבים ולייזרים ירוקים פחות בשימוש יחסית.

לייזר סיבים אופטיים

לייזר דופק סיבים מתייחס לסוג של לייזר המיוצר על ידי שימוש בסיבי זכוכית המסוימים ביסודות אדמה נדירים (כגון איטרביום) כמדיום ההגברה. יש לו רמת אנרגיה זוהרת עשירה מאוד. אורך הגל של לייזר סיבים פועם הוא 1064nm (זהה ל-YAG, אבל ההבדל הוא שחומר העבודה של YAG הוא ניאודימיום) (QCW, לייזר סיבים רציפים יש אורך גל טיפוסי של 1060-1080nm, למרות ש-QCW הוא גם לייזר דופק, אבל הדופק שלו מנגנון הייצור שונה לחלוטין, וגם אורך הגל שונה), זהו לייזר כמעט אינפרא אדום. זה יכול לשמש לסימון מתכת וחומרים שאינם מתכת בגלל קצב הספיגה הגבוה.

התהליך מושג על ידי שימוש בהשפעה התרמית של לייזר על החומר, או על ידי חימום ואידוי חומר פני השטח כדי לחשוף שכבות עמוקות של צבעים שונים, או על ידי חימום השינויים הפיזיים המיקרוסקופיים על פני החומר (כגון כמה ננומטרים, עשרה ננומטר) מיקרו-חורים בדרגה יפיקו אפקט גוף שחור, והאור יכול להשתקף מעט מאוד, מה שגורם לחומר להיראות שחור כהה) והביצועים הרפלקטיביים שלו ישתנו באופן משמעותי, או באמצעות כמה תגובות כימיות המתרחשות כאשר מחומם על ידי אנרגיית האור , הוא יציג את המידע הנדרש כגון גרפיקה, תווים וקודי QR.

לייזר UV

לייזר אולטרה סגול הוא לייזר באורך גל קצר. בדרך כלל, טכנולוגיית הכפלת התדר משמשת להמרת אור אינפרא אדום (1064 ננומטר) הנפלט מלייזר המצב המוצק לאור אולטרה סגול של 355 ננומטר (תדר משולש) ו-266 ננומטר (תדר מרובע). אנרגיית הפוטונים שלו גדולה מאוד, מה שיכול להתאים לרמות האנרגיה של כמה קשרים כימיים (קשרים יוניים, קשרים קוולנטיים, קשרי מתכת) של כמעט כל החומרים בטבע, ולשבור ישירות את הקשרים הכימיים, ולגרום לחומר לעבור תגובות פוטוכימיות ללא ברורות. השפעות תרמיות (גרעין, רמות אנרגיה מסוימות של האלקטרונים הפנימיים יכולות לספוג פוטונים אולטרה סגולים, ולאחר מכן להעביר את האנרגיה דרך רטט הסריג, וכתוצאה מכך אפקט תרמי, אבל זה לא ברור), השייך ל"עבודה קרה". מכיוון שאין השפעה תרמית ברורה, לא ניתן להשתמש בלייזר UV לריתוך, בדרך כלל משמש לסימון וחיתוך מדויק.

תהליך סימון ה-UV מבוצע על ידי שימוש בתגובה הפוטוכימית בין אור ה-UV לחומר כדי לגרום לשינוי הצבע. שימוש בפרמטרים מתאימים יכול למנוע את אפקט ההסרה הברור על פני החומר, וכך יכול לסמן גרפיקה ותווים ללא מגע ברור.

למרות שלייזרי UV יכולים לסמן מתכות ולא מתכות כאחד, בשל גורמי עלות, לייזרים סיבים משמשים בדרך כלל לסימון חומרי מתכת, בעוד שלייזרי UV משמשים לסימון מוצרים הדורשים איכות פני שטח גבוהה וקשה להשגה עם CO2, ויוצרים התאמה גבוהה-נמוכה עם CO2.

לייזר ירוק

לייזר ירוק הוא גם לייזר באורך גל קצר. בדרך כלל, טכנולוגיית הכפלת התדר משמשת להמרת האור האינפרא אדום (1064nm) הנפלט מהלייזר המוצק לאור ירוק ב-532nm (תדר כפול). הלייזר הירוק הוא אור נראה והלייזר האולטרה סגול הוא אור בלתי נראה. . לייזר ירוק יש אנרגיית פוטון גדולה, ומאפייני העיבוד הקר שלו דומים מאוד לאור האולטרה סגול, והוא יכול ליצור מגוון של מבחר עם לייזר אולטרה סגול.

תהליך סימון האור הירוק זהה ללייזר האולטרה סגול, המשתמש בתגובה הפוטוכימית בין האור הירוק לחומר כדי לגרום לשינוי הצבע. השימוש בפרמטרים מתאימים יכול למנוע את אפקט ההסרה הברור על פני החומר, כך שהוא יכול לסמן את הדפוס ללא מגע ברור. כמו עם תווים, בדרך כלל יש שכבת מיסוך פח על פני ה-PCB, שבדרך כלל יש לה הרבה צבעים. ללייזר הירוק יש תגובה טובה אליו, והגרפיקה המסומנת מאוד ברורה ועדינה.

לייזר CO2

CO2 הוא לייזר גז נפוץ עם רמות אנרגיה זוהרות בשפע. אורך גל הלייזר הטיפוסי הוא 9.3 ו-10.6um. זהו לייזר אינפרא אדום רחוק עם הספק פלט רציף של עד עשרות קילוואט. בדרך כלל נעשה שימוש בלייזר CO2 בעל הספק נמוך להשלמת תהליך הסימון הגבוה עבור מולקולות וחומרים לא מתכתיים אחרים. בדרך כלל, לייזר CO2 משמש רק לעתים רחוקות לסימון מתכות, מכיוון שקצב הספיגה של מתכות נמוך מאוד (ניתן להשתמש ב-CO2 בעוצמה גבוהה לחיתוך ולרתך מתכות. בשל קצב הספיגה, קצב ההמרה האלקטרו-אופטי, הנתיב האופטי ותחזוקה וגורמים אחרים, זה היה בשימוש בהדרגה על ידי לייזרים סיבים להחליף).

תהליך סימון ה-CO2 מתממש על ידי שימוש בהשפעה התרמית של הלייזר על החומר, או על ידי חימום ואידוי חומר פני השטח כדי לחשוף שכבות עמוקות של חומרים בצבעים שונים, או על ידי אנרגיית אור המחממת את השינויים הפיזיקליים המיקרוסקופיים על פני החומר. להפוך אותו לרפלקטיבי מתרחשים שינויים משמעותיים, או תגובות כימיות מסוימות המתרחשות בעת חימום על ידי אנרגיית אור, והגרפיקה הנדרשת, התווים, הקודים הדו-מימדיים ומידע אחר מוצגים.

לייזרים CO2 משמשים בדרך כלל ברכיבים אלקטרוניים, מכשור, ביגוד, עור, תיקים, נעליים, כפתורים, משקפיים, תרופות, מזון, משקאות, קוסמטיקה, אריזות, ציוד חשמלי ותחומים אחרים המשתמשים בחומרים פולימריים.

קידוד לייזר על חומרי PCB

סיכום ניתוח הרסני

לייזרים סיבים ולייזרי CO2 שניהם משתמשים בהשפעה התרמית של הלייזר על החומר כדי להשיג את אפקט הסימון, בעצם הורסים את פני החומר ליצירת אפקט דחייה, דליפת צבע הרקע ויוצרים סטייה כרומטית; בעוד שהלייזר האולטרה סגול והלייזר הירוק משתמשים בלייזר כדי התגובה הכימית של החומר גורמת לשינוי צבע החומר, ולאחר מכן אינה מייצרת את אפקט הדחייה, ויוצרות גרפיקה ותווים ללא מגע ברור.